电化学除氧器的影响因素
锅炉给水除氧,能防止锅炉及供热系统内部的氧腐蚀,是保证锅炉正常运行的一个重要关键。国家标准CB1576-1996《低压锅炉水质》中规定:当采用炉外化学水处理时,蒸汽锅炉给水中的溶解氧,应低于0.05 ~0.1 mg/L;热水锅炉给水中的溶解氧,应低于0.1mg/L,并规定当蒸汽锅炉额定蒸汽量大于6t/h时应除氧;额定蒸发量小于6 t/h的锅炉,如发现局部腐蚀时,应采取除氧措施。热水锅炉额定功率大于等于4.2MW时,给水应除氧,额定功率小于4.2MW的热水锅炉,给水应尽量除氧。
传统的除氧方法有:热力除氧、真空除氧、解析除氧、离子交换除氧、炉内加药除氧、铁屑除氧等。这些方法各有其优缺点,简述如下:
热力除氧:
热力除氧只适用于蒸汽锅炉,并且要求热负荷比较稳定。它自身耗汽量大,一般会降低18%~20%的有效供汽量。热力除氧的除氧水箱必须布置在7m以上高位,造成基建投资增加。而且采用热力除氧的锅妒省煤器进口温度为104℃,对省煤器的安全运行是不利的。
真空除氧:
真空除氧除加热温度有所降低外,其它基本上与热力除氧相同,低位布置的真空除氧也要求3 m左右的安装高度。真空除氧需增加喷射泵加压泵、换热器、循环水箱等设备的初投资,而且系统复杂,对运行管理的要求高,设计、安装、操作管理等都不方便。真空除氧可用于蒸汽锅炉及热水锅炉。
离子交换除氧:
这种方法可以常温除氧,也可以低位布置,但是需采用联胺()这种有毒物质进行再生,忌与食品、药物等接触,也会对操作人员造成危害。除氧水需用隔气水箱存储。
解吸除氧:
解吸除氧属于常温低位除氧。它一般要求8 m左右的安装高度空间,还应配置加热器、循环泵、温控器,连续测氧仪等附机,而且需经常更换脱氧剂,并用电加热的方法使脱氧剂产生CO,所以运行费用较高。解吸除氧会使炉水酸度增加,排污量大,造成一定的能源浪费。
炉内加药除氧:
适用于蒸汽锅炉,它初始投资较省,只需配备加药罐,溶药滤箱及差压孔板即可,但运行中要加人在炉内加热,药品费用昂贵。其除氧效果不稳定,而且须增加锅炉排污量以维持炉水水质。
铁屑除氧:
这种方法可以常温低位除氧,但为了提高除氧效果一般加温到70℃以上。为了加强氧化反应必须使流速降低到20 m/h以下,所以设备体积很大。除氧水需用隔气水箱储存。其主要缺点是铁屑表面产生大量阻碍了和Fe的反应,因此必须经常清洗使之活化,操作很复杂。
电化学除氧器
电化学除氧器是一种新型的除氧技术,它是基于电解的原理而发明的。
凡是两种不同的金属用导线联结起来,浸人任何一种电解质中,就会组成一个原电池系统。化学活性强的金属会失去电子形成阳极。如果在两种金属之间外加直流电,就能大大加速这一过程。 如果电解质是水,就会发生如下变化:
(e代表电子)
这样就能不断消耗水中的溶解氧,达到除氧的目的。阳极失去电子不断形成金属离子溶解至溶液中,与氢氧根(0H~ )化合为氢氧化物盐类,定期排除。
◎电化学除氧器的基本结构,是由壳体和安装在壳体内的阴电极组和阳电极组构成。◎壳体为长方体形,两端分别开有进水口和出水口,其底部为带有隔板的沉淀室,沉淀室底部设有排空阀,壳体的顶部设有放气阀。 ◎阴电极组,包括多个钢制多孔阴极板;阳极板组,包括数量相同,并由活泼金属制成的多孔阳极板。阴极板和阳极板通过定位板平行等间距交替安装于壳体内,所有阴极板均通过阴极连接板与直流电源负极接通;所有阳极板,均通过阳极板连接线与直流电源正极接通。待除氧的水通过除氧器时,水中的溶解氧与活泼金属阳极板发生氧化反应,使水中的溶解氧得以去除。
在1994年曾对电化学除氧器进行技术测试。试验用的电化学除氧器设计参数为:出水量2t/h;进水含氧量4.7mg/1(60℃时);出水含氧量应达到0.1ng/l;供电参数为:电流强度25A;电压5V直流。阳极板有效面积 总计为1.57㎡;阴阳极板间距为20mm,除氧器外型尺寸为1296 x 760 x870 mm³, 总重 (不含水)为360 kg。电源交流输人为1相 220V,选用GCA- 50/6 型整流装置,单相桥式线路整流,调压器调压,直流输出电压为0 ~ 6V;电流强度为0~ 50A。进口水及出口水 的含氧量采用0X- -11 型液晶显示测氧仪测定。
在除氧器设计结构已定的情况下,影响除氧效率的外部因素主要有:进水水温,进水流量,电流强度,电压等。在实验时,确定水温度变化的范围40℃,50℃,60℃,70℃,80℃五个档次。流量变化范围为1.5t/h,2.0t/h,2.5t/h三个档次。电流强度变化范围为20A,25A,30A三个档次。电压控制在±0.5V(直流)的范围内。
现将测定所得的结果列表如下:
表1 流量为1.5t/h时的数据
表2 流量为2.0t/h时的数据
表3 流量为2.5t/h时的数据
由测试数据分析可得以下结论
a. 进水温度对除氧效果的影响较大,当电流强度为25A,水温为40℃时,平均除氧效率为92.5%,而当水温升高到80℃,平均除氧效率为96.3%。
b. 流量的变化对除氧效果的影响也比较大,从表1和表3的数据比较来看,如果电流强度为25A,水温同为70℃,当流量为1.5t/h时和2.5t/h时的平均除氧率分别为97.0%和92.3%。
c. 电流强度对除氧效率影响较小,随着电流强度的增加,除氧效率有所提高,但不显著,而且电流强度提高到一定程度后,除氧效率即趋向稳定。
d. 主要生成物是活泼金属的氢氧化物盐类,一般情况下4~5小时开启排污阀排放一次,以免沉积到极板间,使水流不畅。
e. 电化学除氧器在运行过程中有阴极会产生氢气,这是由于从水中电离出的离子在阴极钢板上直接得到电子而生成氢原子,再结合成氢分子。
f. 所涉及的电化学除氧器结构,基本上科使除氧水达到0.1mg/l以下,满足国家规定的锅炉给水水质要求。电化学除氧器设计新颖,结构合理,除氧效果显著,适用面广,可用于蒸汽或热水锅炉,投资较省,经常费用低廉,而且运行可靠,启动迅速,负荷适用性强,操作方便,配有连续自动检测,设备体积小,重量轻,占地面积小,还可低位布置,是理想的除氧设备。